本發(fā)明涉及對(duì)帶移動(dòng)軸的機(jī)器人進(jìn)行控制的機(jī)器人控制裝置。

背景技術(shù)：

在工業(yè)用機(jī)器人中，提出了對(duì)由其它地方的軸的動(dòng)作所引起的機(jī)構(gòu)部的變形、以及轉(zhuǎn)矩的發(fā)生進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目刂萍夹g(shù)。

日本特開(kāi)2006-293624號(hào)公報(bào)公開(kāi)了以下技術(shù)，在對(duì)相互干擾的多個(gè)軸進(jìn)行控制的多軸控制裝置中，基于相對(duì)于其它軸的位置指令來(lái)推斷擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并對(duì)各關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行修正。

日本特開(kāi)2009-082997號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種機(jī)器人控制裝置，其將正交坐標(biāo)系的各坐標(biāo)軸上的機(jī)器人指尖部的移動(dòng)速度與閾值進(jìn)行比較，在至少一個(gè)坐標(biāo)軸上的移動(dòng)速度比閾值大的情況下，使機(jī)器人停止。

日本特開(kāi)2002-307344號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種機(jī)器人控制裝置，其將各關(guān)節(jié)部設(shè)置成彈簧進(jìn)行模型化，從而考慮多關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部的撓曲來(lái)對(duì)機(jī)器人的指尖的位置姿勢(shì)進(jìn)行修正。

對(duì)于帶移動(dòng)軸的機(jī)器人，有時(shí)在將工具前端固定于空間上的某位置的狀態(tài)下，通過(guò)移動(dòng)軸使機(jī)器人移動(dòng)。圖5是從上方觀察通過(guò)移動(dòng)軸110移動(dòng)的機(jī)器人100的圖。參照?qǐng)D5，相對(duì)于機(jī)器人100的底座通過(guò)移動(dòng)軸110從由虛線表示的位置移動(dòng)至由實(shí)線表示的位置，安裝于臂120的工具130的前端132的位置在移動(dòng)前后沒(méi)有變化。

在執(zhí)行這樣的動(dòng)作時(shí)，繞機(jī)器人100的J1軸(繞相對(duì)于移動(dòng)軸的設(shè)置面垂直延伸的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的軸)產(chǎn)生干擾轉(zhuǎn)矩T(參照?qǐng)D6)。在移動(dòng)軸110的移動(dòng)速度或加速度大的情況下，由于干擾轉(zhuǎn)矩T的影響，工具130的前端132的位置有時(shí)如圖6中由箭頭140所示地進(jìn)行振動(dòng)。在由卷邊輥等夾持著工件的狀態(tài)下，若作用點(diǎn)的位置振動(dòng)，則存在使工件變形成意想之外的形狀的擔(dān)憂。

若將J1軸周邊的機(jī)構(gòu)部使用高剛性材料形成，則能夠抑制由干擾轉(zhuǎn)矩所引起的工具前端的振動(dòng)。另外，若將各關(guān)節(jié)設(shè)置成彈簧進(jìn)行模型化，從而考慮關(guān)節(jié)的撓曲來(lái)對(duì)工具前端的位置進(jìn)行修正，則能夠?qū)ぞ咔岸说恼駝?dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，高剛性材料通常價(jià)格高，隨之而來(lái)的是成本增大。將關(guān)節(jié)設(shè)置成彈簧進(jìn)行模型化的方法對(duì)于接近實(shí)際的機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部的舉動(dòng)存在界限，不能達(dá)到足夠的精度。

因此，要求一種能夠抑制由移動(dòng)軸的動(dòng)作所引起的機(jī)器人的工具前端的振動(dòng)的機(jī)器人控制裝置。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，提供一種機(jī)器人控制裝置，其對(duì)在臂前端具備工具的多關(guān)節(jié)機(jī)器人以及使上述多關(guān)節(jié)機(jī)器人往復(fù)移動(dòng)的移動(dòng)軸進(jìn)行控制，上述機(jī)器人控制裝置具備：移動(dòng)量計(jì)算部，每當(dāng)上述移動(dòng)軸根據(jù)指令動(dòng)作時(shí)，上述移動(dòng)量計(jì)算部分別計(jì)算出上述移動(dòng)軸的移動(dòng)量及工具前端的移動(dòng)量；以及修正部，在上述移動(dòng)軸的上述移動(dòng)量比預(yù)定的第一閾值大、且上述工具前端的上述移動(dòng)量比預(yù)定的第二閾值小時(shí)，上述修正部對(duì)上述指令值進(jìn)行修正，以使針對(duì)上述移動(dòng)軸的速度及加速度中的至少任一方的指令值變小。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在上述移動(dòng)軸的上述移動(dòng)量比上述第一閾值大、且上述工具前端的上述移動(dòng)量比上述第二閾值小時(shí)，上述修正部修正上述指令值，以隨著上述工具前端的上述移動(dòng)量變小而上述指令值逐漸變小。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述修正部構(gòu)成為，在上述移動(dòng)軸的上述移動(dòng)量比上述第一閾值大、且上述工具前端的上述移動(dòng)量比第三閾值小時(shí)，上述修正部對(duì)上述指令值進(jìn)行修正，以使上述指令值變小至預(yù)定的下限值，上述第三閾值比上述第二閾值小。

附圖說(shuō)明

參照附圖所示的本發(fā)明的示例的實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，將更清楚本發(fā)明的上述的及其他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。

圖1是表示一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人裝置的圖。

圖2是表示由機(jī)器人控制裝置執(zhí)行的指令值的修正處理的流程圖。

圖3是表示工具前端的移動(dòng)量與指令速度的關(guān)系的圖。

圖4是表示工具前端的移動(dòng)量與指令加速度的關(guān)系的圖。

圖5是表示帶移動(dòng)軸的機(jī)器人的動(dòng)作的示例的圖。

圖6是表示工具前端的振動(dòng)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。為了幫助理解本發(fā)明，圖示的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素的尺寸進(jìn)行了適當(dāng)改變。另外，對(duì)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素使用相同的參照符號(hào)。

圖1是表示一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)器人裝置1的圖。機(jī)器人裝置1具備機(jī)器人2、使機(jī)器人2往復(fù)移動(dòng)的移動(dòng)軸4以及對(duì)機(jī)器人2及移動(dòng)軸4進(jìn)行控制的機(jī)器人控制裝置3。

機(jī)器人2是在臂23的前端的手腕24具備工具、例如卷邊輥25的六軸垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人。機(jī)器人2還具備載置于移動(dòng)軸4上且本身為固定部的底座21以及繞在鉛錘方向上延伸的軸線29相對(duì)于底座21能夠旋轉(zhuǎn)的回旋主體22。下面，雖然對(duì)圖1示出的機(jī)器人2的示例進(jìn)行說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在具有其他結(jié)構(gòu)的工業(yè)用機(jī)器人中也能夠應(yīng)用本發(fā)明。

機(jī)器人2的各關(guān)節(jié)軸由旋轉(zhuǎn)電機(jī)26(僅圖示若干個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī))驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)26具備測(cè)量旋轉(zhuǎn)電機(jī)26的位置及速度等的編碼器27。

移動(dòng)軸4由驅(qū)動(dòng)器41驅(qū)動(dòng)，并使機(jī)器人2在左右方向上移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器41由直線電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成。在將旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器41使用的情況下，移動(dòng)軸4具有將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，例如，滾珠絲杠。移動(dòng)軸4的驅(qū)動(dòng)器41具備編碼器42，測(cè)量移動(dòng)軸4的位置，進(jìn)而測(cè)量機(jī)器人2的底座21的位置、速度等。

針對(duì)移動(dòng)軸4的指令可以是機(jī)器人控制裝置3根據(jù)控制程序生成的指令，也可以是根據(jù)來(lái)自操作人員的輸入生成的人工輸入指令。

機(jī)器人控制裝置3是具有硬件結(jié)構(gòu)的數(shù)字計(jì)算機(jī)，上述硬件結(jié)構(gòu)包括CPU31、存儲(chǔ)器32以及接口33。CPU31、存儲(chǔ)器32以及接口33相互通過(guò)母線連接。

CPU31執(zhí)行控制程序、或者進(jìn)行執(zhí)行機(jī)器人控制裝置3的其它各種功能所需要的運(yùn)算。

存儲(chǔ)器32由ROM、RAM、非易失性存儲(chǔ)器等構(gòu)成。ROM中存儲(chǔ)有進(jìn)行機(jī)器人控制裝置3的整體控制的系統(tǒng)程序。RAM中臨時(shí)存儲(chǔ)CPU31的運(yùn)算結(jié)果以及編碼器27、42的檢測(cè)值等。非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)控制機(jī)器人2及移動(dòng)軸4的控制程序、及參數(shù)等的設(shè)定值。

接口33與外部裝置、例如，顯示器、鍵盤、操作演示板等連接，用于在這些之間收發(fā)信號(hào)及數(shù)據(jù)。

機(jī)器人控制裝置3基于控制程序及來(lái)自編碼器27、42的反饋信號(hào)對(duì)機(jī)器人2及移動(dòng)軸4施加指令，控制機(jī)器人2及移動(dòng)軸4的動(dòng)作。

在機(jī)器人裝置1中，如參照?qǐng)D5及圖6在上面所述，有時(shí)因?yàn)樵趯⒐ぞ咔岸?8的位置固定在三維空間中的狀態(tài)下使移動(dòng)軸4動(dòng)作時(shí)所產(chǎn)生的干擾轉(zhuǎn)矩，在工具前端28產(chǎn)生振動(dòng)。

根據(jù)本實(shí)施方式，為了修正針對(duì)移動(dòng)軸4的指令值并抑制工具前端28的振動(dòng)，機(jī)器人控制裝置3具備移動(dòng)量計(jì)算部34、判斷部35以及修正部36。

每當(dāng)移動(dòng)軸4根據(jù)指令動(dòng)作時(shí)，移動(dòng)量計(jì)算部34分別計(jì)算出移動(dòng)軸4的移動(dòng)量及工具前端28的移動(dòng)量。移動(dòng)軸4的移動(dòng)量基于針對(duì)移動(dòng)軸4的指令進(jìn)行計(jì)算。工具前端28的移動(dòng)量基于針對(duì)驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)26的指令、機(jī)器人2固有的機(jī)構(gòu)參數(shù)以及移動(dòng)軸4的移動(dòng)量進(jìn)行計(jì)算。應(yīng)當(dāng)指出，工具前端28的移動(dòng)量不是相對(duì)于機(jī)器人2的底座21固定的機(jī)器人坐標(biāo)系，而是世界坐標(biāo)系中的移動(dòng)量。

判斷部35判斷移動(dòng)軸4的移動(dòng)量是否比預(yù)定的第一閾值大，并且判斷工具前端28的移動(dòng)量是否比預(yù)定的第二閾值小。判斷部35的判斷結(jié)果輸入修正部36。

修正部36在視為工具前端28的位置不變而移動(dòng)軸4動(dòng)作的情況下，修正指令值，以使針對(duì)移動(dòng)軸4的速度或加速度的指令值或這兩者的指令值變小。

接下來(lái)，參照?qǐng)D2，對(duì)由本實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置3執(zhí)行的處理進(jìn)行說(shuō)明。每次執(zhí)行對(duì)移動(dòng)軸4的指令時(shí)，都執(zhí)行后面敘述的步驟S01～S05的處理。例如，在移動(dòng)軸4從第一位置向右方向移動(dòng)到第二位置，之后從第二位置向左方向移動(dòng)到第三位置的情況下，在移動(dòng)軸4從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，執(zhí)行上述處理。然后，在移動(dòng)軸4從第二位置移動(dòng)到第三位置時(shí)，再次執(zhí)行上述處理。

在步驟S01中，移動(dòng)量計(jì)算部34計(jì)算出與輸出的指令對(duì)應(yīng)的移動(dòng)軸4的移動(dòng)量。在步驟S02中，在移動(dòng)軸4僅移動(dòng)在步驟S01計(jì)算出的移動(dòng)量的期間，移動(dòng)量計(jì)算部34計(jì)算出三維空間中的工具前端28的移動(dòng)量。

在步驟S03中，判斷部35判斷移動(dòng)軸4的移動(dòng)量是否比第一閾值大。第一閾值以能夠判斷移動(dòng)軸4是否已移動(dòng)了的方式適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。例如，第一閾值通常設(shè)定為接近于零的值。

或者，第一閾值也可以根據(jù)視為工具前端28的振動(dòng)足夠小的移動(dòng)軸4的移動(dòng)量來(lái)設(shè)定。例如，在移動(dòng)軸4的移動(dòng)量足夠小且在移動(dòng)速度變大前移動(dòng)軸4停止的情況下，也可以不考慮工具前端28的振動(dòng)。從而，步驟S03的判斷有時(shí)即使在移動(dòng)軸4的移動(dòng)量不是零的情況下，也是否定。

在步驟S03的判斷結(jié)果為肯定的情況下，進(jìn)入步驟S04。在步驟S04中，判斷部35判斷工具前端28的移動(dòng)量是否比第二閾值小。第二閾值以能夠判斷工具前端28的位置在移動(dòng)軸4的移動(dòng)前后是否發(fā)生了變化的方式適當(dāng)進(jìn)行設(shè)定。在對(duì)工具前端28的移動(dòng)量在世界坐標(biāo)系中計(jì)算出的情況下，第二閾值通常設(shè)定為接近于零的值。

在步驟S04的判斷結(jié)果為肯定的情況下，進(jìn)入步驟S05。在步驟S05中，修正部36降低針對(duì)移動(dòng)軸4的指令值。修正的指令值可以是速度指令值，或者也可以是加速度指令，或者也可以是這兩者。

在步驟S03的判斷結(jié)果為否定的情況，或者在步驟S04的判斷結(jié)果為否定的情況下，視為無(wú)需修正針對(duì)移動(dòng)軸4的指令值，結(jié)束處理。該情況下，移動(dòng)軸4根據(jù)原本輸出的指令值進(jìn)行動(dòng)作。典型地，將與最高速度及最高加速度對(duì)應(yīng)的指令值分別施加至移動(dòng)軸4。

下面，參照?qǐng)D3及圖4，對(duì)指令值的修正處理的示例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示工具前端28的移動(dòng)量與對(duì)移動(dòng)軸4的指令速度之間的關(guān)系。如圖所示，在工具前端28的移動(dòng)量為第二閾值Th2以上的情況下，將與最大速度對(duì)應(yīng)的速度指令v2施加至移動(dòng)軸4。在工具前端28的移動(dòng)量比小于第二閾值Th2的第三閾值Th3小的情況下，將與最小速度對(duì)應(yīng)的速度指令v1施加至移動(dòng)軸4。

在工具前端28的移動(dòng)量處于第二閾值Th2與第三閾值Th3之間的范圍內(nèi)的情況下，隨著工具前端28的移動(dòng)量變小，對(duì)移動(dòng)軸4施加逐漸變小的速度指令。

圖4是表示工具前端28的移動(dòng)量與對(duì)移動(dòng)軸4的指令加速度之前的關(guān)系。如圖所示，在工具前端28的移動(dòng)量為第二閾值Th2以上的情況下，將與最大加速度對(duì)應(yīng)的加速度指令a2施加至移動(dòng)軸4。在工具前端28的移動(dòng)量比小于第二閾值Th2的第三閾值Th3小的情況下，將與最小加速度對(duì)應(yīng)的加速度指令a1施加至移動(dòng)軸4。

在工具前端28的移動(dòng)量處于第二閾值Th2與第三閾值Th3之間的范圍內(nèi)的情況下，隨著工具前端28的移動(dòng)量變小，對(duì)移動(dòng)軸4施加逐漸變小的加速度指令。

根據(jù)本實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置3，在將工具前端28的位置固定的狀態(tài)下使移動(dòng)軸4動(dòng)作時(shí)，修正指令值以限制移動(dòng)軸4的速度或加速度或者這兩者。從而，能夠抑制由移動(dòng)軸4的動(dòng)作所引起的工具前端的振動(dòng)，能夠提高機(jī)器人2的定位精度。另外，在為了使用卷邊輥25加工工件而使用機(jī)器人2的情況下，能夠防止由于工具前端28的振動(dòng)的原因而工件變形成意想之外的形狀。

由于能夠一邊執(zhí)行使用工具的作業(yè)一邊通過(guò)移動(dòng)軸4改變機(jī)器人2的底座21的位置，因此能夠使機(jī)器人裝置1順利地過(guò)度到接下來(lái)的工序，能夠縮短周期。

在工具前端28移動(dòng)的情況下，不執(zhí)行修正部36進(jìn)行的修正處理、且移動(dòng)軸4能夠以最大速度移動(dòng)機(jī)器人2。從而能夠一邊維持使用了工具的作業(yè)的可靠性，一邊抑制周期增大至所需以上。

由于無(wú)需對(duì)機(jī)器人2的機(jī)構(gòu)部使用高價(jià)的高剛性材料，因此能夠低價(jià)提供機(jī)器人裝置1。

以上雖然對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，通過(guò)其它實(shí)施方式也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的作用效果。特別地，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，能夠刪除或置換上述的實(shí)施方式的構(gòu)成要素，或者進(jìn)一步添加公知的方案。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員自然清楚，通過(guò)將本說(shuō)明書中明示或暗示地公開(kāi)的多個(gè)實(shí)施方式的特征進(jìn)行任意組合，也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人控制裝置，在將工具前端的位置固定的狀態(tài)下使移動(dòng)軸移動(dòng)時(shí)修正指令，以使移動(dòng)軸的速度或加速度變小。從而能夠抑制由移動(dòng)軸的動(dòng)作所引起的工具前端的振動(dòng)。